應(yīng)變式和壓電式加速度傳感器的性能對比與選型指南
在振動與沖擊測量領(lǐng)域，應(yīng)變式和壓電式加速度傳感器是兩種最為常見的技術(shù)。它們原理迥異，特性分明，適用于截然不同的應(yīng)用場景。正確選型是確保測試數(shù)據(jù)準確可靠的關(guān)鍵。
一、工作原理：物理基礎(chǔ)的根本差異
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應(yīng)變式加速度傳感器：其核心是彈性體（如懸臂梁）和粘貼其上的應(yīng)變片。當(dāng)傳感器隨被測物加速運動時，慣性力使彈性體發(fā)生形變，應(yīng)變片的電阻值隨之變化，通過惠斯通電橋轉(zhuǎn)換為電信號輸出。其本質(zhì)是測量“穩(wěn)態(tài)”的力。
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壓電式加速度傳感器：利用壓電晶體（如石英、陶瓷）的壓電效應(yīng)。當(dāng)受到機械應(yīng)力時，晶體表面會產(chǎn)生電荷。加速度產(chǎn)生的慣性力作用于壓電元件，從而輸出與力成正比的電荷信號。其本質(zhì)是測量“動態(tài)”的力。
二、核心性能對比：靜態(tài)與動態(tài)的博弈
| 特性 | 應(yīng)變式加速度傳感器 | 壓電式加速度傳感器 |
|---|---|---|
| 測量類型 | 靜態(tài)和動態(tài)加速度 | 僅動態(tài)加速度 |
| 頻率響應(yīng) | 低頻特性好，可從0 Hz開始 | 通常無法測量真正的靜態(tài)信號（0 Hz） |
| 靈敏度與精度 | 相對較低，易受溫度影響 | 高靈敏度、高分辨率 |
| 耐用性與尺寸 | 結(jié)構(gòu)相對簡單，但可能較脆弱 | 結(jié)構(gòu)堅固，體積可以做得非常小巧 |
| 成本 | 通常較低 | 相對較高，尤其是需要內(nèi)置電荷放大器的ICP型 |
三、選型指南：依據(jù)應(yīng)用場景做決策
選擇哪種傳感器，最終取決于您的測量目標：
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選擇應(yīng)變式加速度傳感器的場景：
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需要測量靜態(tài)或極低頻加速度，如物體的傾斜角、緩慢的振動、持續(xù)沖擊力。
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低頻結(jié)構(gòu)測試、土木工程橋梁監(jiān)測等。
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對成本敏感，且測量環(huán)境溫漂可控的場合。
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選擇壓電式加速度傳感器的場景：
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絕大多數(shù)中高頻動態(tài)振動測量，如機器狀態(tài)監(jiān)測、模態(tài)分析、噪聲與振動優(yōu)化（NVH）。
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沖擊測量，如碰撞測試、跌落測試。
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需要高靈敏度、寬頻響和小巧體積的場合。
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總而言之，應(yīng)變式與壓電式傳感器并非競爭關(guān)系，而是互補關(guān)系。應(yīng)變式擅長捕捉“穩(wěn)態(tài)”信號，而壓電式專精于“動態(tài)”響應(yīng)。
